6.5　非绝热条件下的生物油气化模拟

6.4节主要探讨了试验和模拟结果的比较，尽管两者在反应区散热和等离子区散热比例上有较大的差别，但是模型在反应器的总散热量和反应区温度场上和试验结果较为相近，而反应区温度场是生物油水蒸气气化的关键性因素，因此本节将继续对非绝热条件下的生物油水蒸气气化模型进行探讨。模型的边界条件及辐射模型同6.3节，同时考虑分散相模型中的鼓风雾化器模型，反应物进料速率依次为，C7H8为0.01175g/s，C10H8为 0.016347g/s，H2O为0.039115g/s，N2载气流量依然为1.5625g/s。

图6-11为在上述条件下模拟的残差曲线，该残差曲线分为两段，在580迭代次数之前为未考虑EDC模型的迭代计算，该计算在580次迭代后收敛，然后再考虑EDC模型，迭代400次计算之后，各物质的残差曲线已基本在0.01以下，即可以认为反应器中的气化反应已经稳定。图6-12为模拟的温度场分布云图。

图6-11　模拟残差曲线

图6-12　模拟温度场分布

表6-5为模拟的产气特性（剔除N2）、反应器各部分热通量以及生物油转化率、CO转化率和能量利用率。从表中可以看到，气体中还有大量的水蒸气和残碳未反应，尽管生物油转化率较高，但是CO转化率和能量利用率相比于第5章绝热条件下的模拟结果要低很多。进一步，从热通量数据可以看到，提供给反应器的能量大部分都通过散热损失到了外界，散热损失总量达到了将近90%，导致反应的不完全以及能量利用率过低。因此，从模拟结果来看，对于实际的三相交流等离子体反应器来说，必须加强其保温能力，减少散热，提高能量利用率。

表6-5　模拟气体特性、热通量和气化指标